Gefährdeter Grundwasserkörper 16.8 Markgräfler Land

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1 Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Gefährdeter Grundwasserkörper 16.8 Markgräfler Land Bewertung und Erfordernis weitergehender Maßnahmen

2 BEARBEITUNG LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden- Württemberg Postfach , Karlsruhe Referat 42 Grundwasser, Baggerseen Kapitel 4 Emission: LTZ Augustenberg Landwirtschaftliches Technologiezentrum Neßlerstraße Karlsruhe STAND Dezember 2008 Nachdruck- auch auszugsweise- ist nur mit Zustimmung der LUBW unter Quellenangabe und Überlassung von Belegexemplaren gestattet.

3 ZUSAMMENFASSUNG 4 1 ALLGEMEINE INFORMATIONEN 6 2 IMMISSION - NITRATKONZENTRATIONEN IM GRUNDWASSER Grundwassermessstellen Nitratkonzentrationen im Grundwasser GRUNDWASSERNUTZUNG Langjährige Entwicklung 11 4 EMISSION Vorgehen bei der Berechnung Stickstoffausträge Nitratkonzentrationen im Sickerwasser 14 5 VERGLEICH EMISSION - IMMISSION Mittlere Verweilzeiten Nitratkonzentrationen im Grundwasser und Sickerwasser Ergebnisse des Vergleichs Emission - Immission 18 6 ERFORDERNIS WEITERGEHENDER MAßNAHMEN DER LANDWIRTSCHAFT Beschreibung der Vorgehensweise Ergebnisse 21

4 Zusammenfassung Im Rahmen der weitergehenden Beschreibung der Grundwassersituation in den gefährdeten Grundwasserkörpern (ggwk) wurden 2006 im Mai, August und November drei Messungen auf die Stickstoff-Parameter Nitrat, Nitrit und Ammonium sowie auf den gelösten Sauerstoff durchgeführt. Das Grundwasser erwies sich im ggwk 16.8 Markgräfler Land an 52,7 % der beprobten Grundwassermessstellen bezüglich Nitrat als gefährdet im Sinne der Tochterrichtlinie Grundwasser 1 der Wasserrahmenrichtlinie WRRL 2. Rund 78 % dieser Messstellen, mit gefährdetem Grundwasser, liegen außerhalb und 22 % innerhalb von Sanierungs- bzw. Problemgebieten gemäß der Einstufung der Wasserschutzgebiete nach der SchALVO 3 (Stand Januar 2008). Bei der langfristigen Entwicklung der mittleren Nitratkonzentration im Grundwasser von 1994 bis 2006 zeigte sich in den Sanierungsgebieten eine Abnahme der Nitratkonzentration im Grundwasser. Bei den Messstellen in Problemgebieten und in Gebieten mit Niedriger Nitratbelastung sowie außerhalb der Wasserschutzgebiete ist kein Trend erkennbar. Die Landwirtschaftsverwaltung hat die N-Emissionen der Gegenwart und Vergangenheit berechnet, um die Ursachen für die Nitratbelastung des Grundwassers zu ermitteln und in ihrer Relevanz einschätzen zu können. Die Trendentwicklung in der Emission ermöglicht eine Abschätzung der Trendentwicklung im Grundwasser unter Berücksichtigung der Verweilzeiten. Anhand der derzeitigen N-Emissionssituation ist der aus landwirtschaftlicher Sicht notwendige Maßnahmenumfang abschätzbar und kann als Grundlage für eine gezielte Maßnahmenplanung herangezogen werden. Die Stickstoffausträge und Nitratkonzentrationen im Sickerwasser für 1980, 1995 und 2005 hat das Landwirtschaftliche Technologiezentrum Augustenberg (LTZ) mit dem Modell STOFFBILANZ_BW ermittelt. Die Ergebnisse zeigen für den ggwk 16.8 einen flächendeckenden Rückgang der Emissionsbelastung. Die Immissionsergebnisse, d.h. die gemessenen Nitratkonzentrationen im Grundwasser, wurden unter Berücksichtigung der mittleren Verweilzeit (MVZ) und der Denitrifikation mit den Emissionsdaten, d.h. den für die Jahre 1980, 1995 und 2005 berechneten Nitratkonzentrationen im Sickerwasser verglichen. Der Vergleich zeigte, dass die berechnete Nitratkonzentration im Sickerwasser bei rund der Hälfte der Messstellen überwiegend mit der gemessenen Nitratkonzentration im Grundwasser übereinstimmt. Größere Abweichungen treten im Norden des ggwk 16.8 auf. Dies trifft insbesondere auf Messstellen in Gemarkungen mit einem hohen Anteil an Intensivkulturen zu. Teilweise ist dieses Gebiet geprägt durch den Einfluss der Oberflächengewässer. Abweichungen bei Grundwassermessstellen mit Weinbauanteilen im Einzugsgebiet lassen sich vermutlich darauf zurückführen, dass bei diesem Grundwasserkörper die Stickstoffimmobilisierung in Rebholz und Boden bei der Modellberechnung nicht mit einbezogen wurde. Die Prüfung der Erfordernis weitergehender Maßnahmen der Landwirtschaft ist in Kapitel 6 dargestellt. 1 Richtlinie 2006/118/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 12. Dezember 2006 zum Schutz des Grundwassers vor Verschmutzung und Verschlechterung, ABl. L 372 vom , S.17 2 Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2000 zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik, ABl. L 327 vom , S.1 3 Verordnung des Umweltministeriums über Schutzbestimmungen und die Gewährung von Ausgleichsleistungen in- Wasser- und Quellenschutzgebieten (Schutzgebiets- und Ausgleichs-Verordnung SchALVO) vom , GBl. 2001, S Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

5 Fazit Im 16.8 Markgräfler Land wird der gute Zustand im Sinne der WRRL noch nicht erreicht. Die Hauptnutzung Acker mit einem Quotient von 0,756 und einer Gesamtgröße von 171,93 km 2 wird als relevant für die Überschreitung der Nitratkonzentration im Grundwasser ermittelt. Zur Zielerreichung sind daher neben den derzeit durchgeführten Maßnahmen weitergehende Maßnahmen zur Reduzierung der Nitrateinträge im Bereich der Ackernutzung erforderlich. Unter Berücksichtigung der natürlichen Gegebenheiten (Verweilzeiten) werden die Maßnahmen aber nicht sofort im Grundwasser wirksam, so dass man den guten Zustand voraussichtlich erst im Jahre 2027 erreichen wird. LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 5

6 1 Allgemeine Informationen Der gefährdete Grundwasserkörper (ggwk) 16.8 Markgräfler Land liegt im Regierungsbezirk Freiburg (Abb. 1-1) und umfasst eine Fläche von 437,71 km2. Er gehört im Westen zum Hydrogeologischen Großraum Oberrheingraben und zum Hydrogeologischen Teilraum Quartäre/Pliozäne Sedimente der Grabenscholle und Tektonische Schollen des Grabenrandes. Der östliche Teil gehört zum Hydrogeologischen Großraum Südwestdeutsches Grundgebirge mit dem Hydrogeologischen Teilraum Kristallin des Schwarzwalds. Abb. 1-1: Gefährdete Grundwasserkörper in Baden-Württemberg mit Lage des ggwk 16.8 Markgräfler Land. 6 Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

7 Die Landwirtschaftliche Nutzfläche liegt in diesem gefährdeten Grundwasserkörper bei 63 % (Abb. 1-2) und damit über dem Landesdurchschnitt von 46,8 %. Obstbau 2% Grünland 11% Gewässer 1% Devastierung 0% Siedlung 10 % Weinbau 10 % Laubwald 24% Nadelwald 2% Acker 40% Abb. 1-2: Landnutzungsanteile im gefährdeten Grundwasserkörper 16.8 nach Landsat Immission - Nitratkonzentrationen im Grundwasser 2.1 GRUNDWASSERMESSSTELLEN Für den vorliegenden Bericht des ggwk 16.8 wurden die Informationen und Daten von 188 Grundwassermessstellen herangezogen. Bei 147 Messstellen lag die Einzugsgebietsabgrenzung des LGRB (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau, Abteilung 9 des RP Freiburg) vor. Ausbaudaten und Ausbautiefen der Messstellen sind Tab. 2-1 und Abb. 2-1 zu entnehmen. Tab. 2-1: Bauformen der Grundwassermessstellen im ggwk 16.8 Markgräfler Land. Topologie Bauform Anzahl der Aufschlüsse GW-Messort mit Standardbauwerk Bohrbrunnen mit Filter 84 GW-Messort mit Standardbauwerk Beobachtungsrohr 75 GW-Messort mit Standardbauwerk Quelle 15 GW-Messort mit Standardbauwerk Schachtbrunnen 10 GW-Messort mit Standardbauwerk nicht bekannt 3 GW-Messort mit örtl. getr. Messpunkt und örtl. getr. Probenahmestelle Quelle 1 LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 7

8 Abb. 2-1: Ausbautiefen der Grundwassermessstellen im ggwk 16.8 Markgräfler Land < < < < <50 >= 50 keine Angabe Ausbautiefe [m] 2.2 NITRATKONZENTRATIONEN IM GRUNDWASSER 2006 Zur Auswertung der Messdaten im ggwk 16.8 Markgräfler Land wurden alle in der WIBAS-Referenzdatenbank vorliegenden Werte der o.g. 188 Messstellen für Nitrat, Nitrit, Ammonium und Sauerstoff aus dem Jahr 2006 exportiert. Ein Teil der Messstellen entstammt dem Landesmessnetz, darunter einige Messstellen mit einem zweimonatigen Beprobungszyklus. Zur Verdichtung des Messnetzes wählten die Unteren Verwaltungsbehörden weitere Messstellen zusätzlich aus, die im Mai, August und November 2006 untersucht wurden. Vielfach konnten aus unterschiedlichen Gründen statt der vorgesehenen drei nur eine Beprobung stattfinden. Eine Übersicht über die durchgeführten Probennahmen zeigt Abb. 2-2, die Ergebnisse der Beprobungen sind in den Abb. 2-3 und 2-4 zusammengestellt Abb. 2-2: Häufigkeit der Probennahmen im Jahr A nzahl M essstellen Nach der Tochterrichtlinie Grundwasser der WRRL ist die Qualitätsnorm für Nitrat 50 mg/l. Des Weiteren wird bei einer Nitratkonzentration zwischen 37,5 mg/l und 50 mg/l eine Trendbetrachtung gefordert. Dies ist allerdings nur möglich und sinnvoll, wenn eine längere Zeitreihe vorliegt. Im ggwk 16.8 Markgräfler Land ließ sich bei vier Grundwassermessstellen ein steigender Trend feststellen. Bei elf Messstellen wurde dem gegenüber ein fallender Trend ermittelt Abb. 2-3: Verteilung der Nitratkonzentrationen (Jahresmittelwerte 2006) im ggwk 16.8 Markgräfler Land <= 8,0 >8,0-25,0 >25,0-37,5 >37,5-50,0 >50,0-100 >100,0 Nitrat [mg/l] 8 Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

9 Abb. 2-4: Verteilung der Nitratkonzentrationen (Jahresmittelwerte 2006) im Grundwasser sowie Wasserschutzgebiete (festgesetzt), gegliedert nach der Nitratbelastung des Grundwassers (Stand Januar 2008). LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 9

10 3 Grundwassernutzung In Baden-Württemberg regelt die Schutzgebiets- und Ausgleichsverordnung (SchALVO) seit 1988 in allen rechtskräftig festgesetzten und vorläufig angeordneten Wasserschutzgebieten (WSG) die Landbewirtschaftung. Ziel ist der Schutz des Grundwassers u.a. vor Nitrateinträgen sowie die schnellstmögliche Sanierung nitratbelasteter Grundwasservorkommen durch grundwasserentlastende Bewirtschaftungsmaßnahmen. In der novellierten, seit März 2001 gültigen Fassung der SchALVO werden die Wasserschutzgebiete nach der Belastung des Rohwassers in Gebiete mit Niedriger Nitratbelastung, Problem- und Sanierungsgebiete eingeteilt. Im ggwk 16.8 Markgräfler Land befinden sich insgesamt 20 Wasserschutzgebiete mit einer Gesamtfläche von 9.279,93 ha, davon liegen 15 vollständig im Gebiet des gefährdeten Grundwasserkörpers (Abb. 2-4). Die Wasserschutzgebiete mit Niedriger Nitratbelastung, sind zum Teil, sehr klein. In Tab. 3-1 sind Anzahl und Flächen der Sanierungs- und Problemgebiete sowie der Gebiete mit Niedriger Nitratbelastung zusammen gestellt. Abb. 3-1 gibt einen Überblick über die Anteile der Wasserschutzgebiete im ggwk 16.8 Markgräfler Land. Tab. 3-1: Wasserschutzgebiete (festgesetzt) im ggwk 16.8 Markgräfler Land (Stand Januar 2008). WSG Anzahl WSG Fläche WSG [ha] LF (GA 2007) 4 Niedrige Nitratbelastung Problemgebiet Sanierungsgebiet WSG gesamt Niedrige Nitratbelastung 13 % Sanierungsgebiet 6% Problemgebiet 2% außerhalb W asserschutzgebiet 79 % Abb. 3-1: Anteil der Wasserschutzgebiete (festgesetzt) an der Gesamtfläche im ggwk 16.8 Markgräfler Land (Stand Januar 2008) 4 Die Angaben zur landwirtschaftlich genutzten Fläche (LF) beruhen auf den Daten des Gemeinsamen Antrages (GA). Im GA werden alle Flächen erfasst, für die Förder- oder Ausgleichsmaßnahmen durch das Land geleistet werden. Die GA-Flächen entsprechen weitgehend der gesamten landwirtschaftlich genutzten Fläche 10 Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

11 An insgesamt 52,7 % der Messstellen wurde die Qualitätsnorm für Nitrat von 50 mg/l im Grundwasser überschritten bzw. lag zwischen 37,5 mg/l und 50 mg/l Nitrat ein steigender Trend vor. Abb. 3-2 zeigt die Verteilung dieser Grundwassermessstellen auf die Nitratbelastungsklassen der Wasserschutzgebiete gemäß SchALVO. 78 % der Messstellen mit gefährdetem Grundwasser liegen außerhalb der Sanierungs- und Problemgebiete. Sanierungsgebiet 19 % Problemgebiet 3% Abb. 3-2: Verteilung der Grundwassermessstellen mit hinsichtlich der Nitratbelastung als gefährdet bewertetem Grundwasser auf die verschiedenen Einstufungen der Wasserschutzgebiete gemäß SchALVO. Niedrige Nitratbelastung 16 % außerhalb Wasserschutzgebiet 62% 3.1 LANGJÄHRIGE ENTWICKLUNG Die Entwicklung der Jahresmittelwerte der Nitratkonzentrationen im Grundwasser von Messstellen, für die seit 1994 aus jedem Jahr Messwerte vorliegen, ist in Abb. 3-3 dargestellt. Dabei wurde unterschieden in Messstellen außerhalb von Wasserschutzgebieten und innerhalb entsprechend ihrer Einstufung gemäß SchALVO (Stand Januar 2008). Über den gesamten Zeitraum betrachtet ist bei den 19 Messstellen innerhalb der Sanierungsgebiete eine Abnahme der Nitratkonzentration im Grundwasser zu beobachten. Bei den Messstellen in Problemgebieten und in Gebieten mit Niedriger Nitratbelastung sowie außerhalb der Wasserschutzgebiete ist kein Trend erkennbar. 70,0 60,0 50,0 Nitrat [mg/l] 40,0 30,0 20,0 10,0 0, außerhalb WSG (24 Mst.) Problemgebiet (6 Mst) Niedrige Nitratbelastung (16 Mst.) Sanierungsgebiet (19 Mst) Abb. 3-3: Mittlere Nitratkonzentration der einzelnen Kategorien der Wasserschutzgebiete (Stand Januar 2008) und außerhalb der Wasserschutzgebiete, die Zahl in Klammern gibt die Anzahl der Messstellen an, die für die Mittelwertbildung berücksichtigt wurde. LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 11

12 4 Emission 4.1 VORGEHEN BEI DER BERECHNUNG Der Stickstoffaustrag aus der Bodenzone und die Nitratkonzentration im Sickerwasser unterhalb des Wurzelraumes wurden am LTZ mit dem Modell STOFFBILANZ_BW in einem Raster von 250 x 250 m für 9 verschiedene Hauptnutzungsformen (Acker, Weinbau, Obstbau, Grünland, Laub- und Nadelwald, Gewässer, Siedlung, Devastierung) ermittelt (Abb. 4-1). STOFFBILANZ_BW ist eine an die kleinräumigen Verhältnisse der ggwk in Baden-Württemberg angepasste Version des von der TU Dresden entwickelten Programms STOFFBILANZ. Für die Berechnung der Nitratkonzentration im Sickerwasser wurden die mit dem Grundwasserneubildungsmodell GWN_BW der LUBW unter Berücksichtigung von Standorteigenschaften wie Klima und Boden ermittelten Sickerwassermengen herangezogen. Bei der Ermittlung des Stickstoffüberschusses der landwirtschaftlichen Nutzungen im ggwk 16.8 wurden berücksichtigt: die Stickstoffzufuhr über Mineraldüngung, Organische Düngung, atmosphärische Deposition und N-Fixierung durch Leguminosen, eine erhöhte Nachlieferung von Moorböden, die Stickstoffabfuhr über das Erntegut sowie die Denitrifikation, eine Stickstoffimmobilisierung bei der Dauerkultur Spargel. Vereinfachend wird angenommen, dass der Stickstoffüberschuss langfristig gesehen komplett ausgetragen wird. Die Emissionsberechnungen erfolgten für die Jahre 1980, 1995 und Details zum Modellierungsansatz sowie zu den Datengrundlagen und Ergebnissen sind dem Bericht des LTZ Modellierung des N- Austrags im gefährdeten Grundwasserkörper Markgräfler Land (16.8) zu entnehmen. Abb. 4-1: Landnutzung für die Modellrechnungen 1980, 1995 und Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

13 4.2 STICKSTOFFAUSTRÄGE Abb. 4-2 zeigt die flächendeckend berechneten Stickstoffüberschüsse für die Bewirtschaftungsjahre 1980, 1995 und Das Jahr 1980 repräsentiert den Zustand einige Jahre vor Einführung der SchALVO (1988), das Jahr 1995 einige Jahre danach und das Jahr 2005 zeigt die aktuelle Situation. Im Westen und in der Mitte des ggwk (Rheinebene, dominiert von der Hauptnutzungsform Acker (siehe Abb. 4-1) ergeben sich größere Bereiche mit höheren Stickstoffüberschüssen als im südöstlichen Bereich des ggwk (Schwarzwald). Innerhalb des ggwk variieren die Stickstoffüberschüsse in Abhängigkeit vom Wirtschaftsdüngeranfall pro Gemeinde und Kulturartenverteilung pro Gemarkung. Hinzu kommt der Einfluss der Hauptnutzungsformen. Da Grünland und die nichtlandwirtschaftlichen Nutzungen deutlich geringere Stickstoffüberschüsse aufweisen als die übrige landwirtschaftlich genutzte Fläche, ergibt sich die starke räumliche Differenzierung der Stickstoffausträge in Abb. 4-2 vor allem aus dem Mosaik der verschiedenen Hauptnutzungsformen in Abb. 4-1 und deren unterschiedlichen Stickstoffüberschüssen. Abb. 4-2: Berechnete Stickstoffausträge für 1980, 1995 und Trendentwicklung : Insgesamt zeigt sich eine flächendeckende Verringerung der Stickstoffüberschüsse von 1980 bis Der Mittelwert für den ggwk reduziert sich von 33 kg N/ha über 30 kg N/ha auf 17 kg N/ha. Für die landwirtschaftlichen Nutzungen verringert sich der Stickstoffüberschuss von 43 kg N/ha (1980 und 1995) auf 23 kg N/ha (2005). Dies ist im wesentlichen auf zunehmend ertragsangepasstere Düngung zurückzuführen, die sich aus den regionalen Daten zum Wirtschaftsdüngeranfall, Mineraldüngereinsatz und Ertrag ergibt. Hinzu kommt der Rückgang der atmosphärischen Deposition, der sich auch in einem Rückgang der Stickstoffausträge bei den nichtlandwirtschaftlichen Nutzungen Wald, Gewässer, Siedlung und Devastierung widerspiegelt. Gegenläufige Entwicklungen wie Grünlandumbruch sowie die Ausdehnung des Körnermais- und Saatmaisanbaus auf Kosten von Winterweizen haben die Trendentwicklung abgeschwächt aber nicht oder nur auf kleinräumiger Betrachtungsebene umgekehrt. LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 13

14 4.3 NITRATKONZENTRATIONEN IM SICKERWASSER Abb. 4-3 zeigt die berechneten Nitratkonzentrationen im Sickerwasser für die Bewirtschaftungsjahre 1980, 1995 und Der rückläufige Trend wird auch hier deutlich, wobei die Sickerwassermengen für 1995 und 2005 gegenüber 1980 etwas geringer waren und den rückläufigen Trend etwas abgeschwächt haben. Der Flächenanteil der Raster, die eine Nitratkonzentration oberhalb von 50 mg/l NO 3 aufweisen ist im Betrachtungszeitraum von anfänglichen 45 % (1980) auf 21 % (2005) zurück gegangen. Emissionsbelastung 2005: Bezogen auf die Hauptnutzungsformen Acker und Weinbau liegt für das Modellierungsjahr 2005 der Flächenanteil mit einer Nitratkonzentration größer als 50 mg/l NO 3 jeweils bei 34 bzw. 98 %. Bei den anderen Hauptnutzungsformen gab es für den gesamten ggwk keinen relevanten Anteil an Überschreitungen. Die durchschnittliche Sickerwassermenge beträgt 322 mm und ist innerhalb des ggwk sehr unterschiedlich verteilt. In der Rheinebene liegt sie zum Teil deutlich unter 200 mm, so dass sich bereits bei moderaten Stickstoffüberschüssen hohe Nitratkonzentrationen ergeben. Am südöstlichen Rand (Schwarzwald) führen die geringen Stickstoffausträge sowohl bei sehr hohen als auch mittleren Sickerwassermengen zu Nitratkonzentrationen unter 20 mg/l NO 3. Zusammenfassung Emission Aus Emissionssicht sind im ggwk trotz eines deutlich rückläufigen Trends der Stickstoffüberschüsse - wasserschutzrelevante Maßnahmen erforderlich, um bei grundsätzlicher Beibehaltung der aktuellen Bewirtschaftungsweise (Landnutzung, Kulturartenverteilung, Düngeintensität) in absehbarer Zeit das Ziel des guten Zustandes nach WRRL zu erreichen. Im ggwk 16.8 liegen 16 % der landwirtschaftlich genutzten Fläche (LF) in WSG mit niedriger Nitratbelastung, etwa 2 % der LF in Problemgebieten und 8 % der LF in Sanierungsgebieten. Die flächenhafte Wirkung der SchALVO-Auflagen ist somit begrenzt. Die Umsetzung freiwilliger Maßnahmen des MEKA-Programms ist deshalb umso wichtiger und sollte ausgeweitet werden. 14 Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

15 Abb. 4-3: Berechnete Nitratkonzentrationen im Sickerwasser 1980, 1995 und 2005 (Daten: LTZ). LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 15

16 5 Vergleich Emission - Immission 5.1 MITTLERE VERWEILZEITEN Die Mittlere Verweilzeit (MVZ) des Wassers im Untergrund ist ein Maß für die zeitliche Verzögerung, die ein bestimmter Stoffeintrag an der Erdoberfläche bis zur Grundwassermessstelle benötigt. Die MVZ setzt sich zusammen aus der Sickerzeit in der ungesättigten Zone und der Fließzeit in der gesättigten Zone. Letztendlich besteht das entnommene Grundwasser aus einer Mischung von Grundwasserkomponenten unterschiedlicher MVZ, je nach Hydrogeologischer Einheit und den damit verbundenen chemisch-physikalischen Eigenschaften sowie weiterer Kenngrößen wie Grundwasserneubildung, Flurabstand und Abstand zur Messstelle. Daher ist die MVZ kein fester Wert, sondern immer eine Zeitspanne. Abb. 5-1 zeigt die Grundwassermessstellen im ggwk 16.8 Markgräfler Land und ihre Lage in den Hydrogeologischen Einheiten. Die Angaben des LGRB zu den MVZ entsprechend den Hydrogeologischen Einheiten sind in Tab. 5-1 aufgelistet. Für zahlreiche Messstellen liegen Tritium-Messungen vor. Mit Tritium ( 3 H) als Umwelttracer, dessen Eintragsfunktion bekannt ist und dessen Konzentration gesetzmäßigen Änderungen unterliegt, lässt sich die MVZ bis etwa 50 Jahre abschätzen. Angaben hierzu entstammen aus der Grundwasserdatenbank (GWDB) und sind ebenfalls in Tab. 5-1 aufgeführt. Abb. 5-1: Grundwassermessstellen mit zugeordneter Hydrogeologischer Einheit (Quelle:LGRB). Mst. = Messstellen, GWL = Grundwasserleiter, GWG = Grundwassergeringleiter. 16 Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

17 Tab. 5-1: Hydrogeologische Einheiten und Verweilzeiten im ggwk 16.8 Markgräfler Land (Quelle: LGRB 5 ). Hydrogeologische Einheit Nr. Hydrogeologische Einheit Name Verweilzeit Hy 5 Hy 3 Hy 7 Jungquartäre Flusskiese und sande (GWL) Quartäre/Pliozäne Sande und Kiese (Oberrheingraben; GWL) Tertiär im Oberrheingraben (GWG) Keine systematischen Untersuchungen, MVZ jedoch vermutlich ähnlich wie in Hy 4 (< 4; 5 15) oder bei größeren Anteilen von jungem Uferfiltrat jünger (Watzel 1994). Im Oberen Kieslager (OKL): überwiegend MVZ = 2 15 a, vereinzelt größer (Hydroisotop 1992) bis 40 m Tiefe (OKL?): überwiegend MVZ = 5 15 a; überwiegend MVZ > 100 a (Hydroisotop 1992) im OKL: MVZ < 50 a (Hydrogeologische Kartierung von Baden-Württemberg 1987) Altersschichtung in den Grundwasserstockwerken und in den Grundwasserleitern; in Recharge-Gebieten (nahe Gebirgsrand) Abstieg von jungem Grundwasser, in den Discharge-Gebieten (Rheinaue) Aufstieg von altem Grundwasser zu erwarten MVZ = 6 10 a; MVZ = a; MVZ = a, MVZ = a (GWDB ) MVZ = 5-25 a (Hydroisotop 1987) Vergleichsweise große Alterszunahme mit der Tiefe zu erwarten 5.2 NITRATKONZENTRATIONEN IM GRUNDWASSER UND SICKERWASSER Die Rechenergebnisse aus der Emissionsbetrachtung und die gemessenen Nitratkonzentrationen im Grundwasser (Immission) wurden einer Plausibilitätsbetrachtung unterzogen. Dazu mussten die Einzugsgebiete der Messstellen bekannt sein und Angaben zur mittleren Verweilzeit vorliegen. Für Messstellen in Gebieten mit reduzierenden Verhältnissen kann dieser Abgleich nicht durchgeführt werden, da dort für die mikrobiellen Vorgänge im Grundwasser zunächst der gelöste Sauerstoff und dann das Nitrat (NO 3 ) als Sauerstoffquelle herangezogen wird und somit Nitrat nur in geringer Konzentration vorliegt. Das Rechenmodell berücksichtigt jedoch nur die Denitrifikation in der Bodenzone, nicht im Grundwasser. Messstellen mit einem Sauerstoffgehalt unter 2 mg/l und einer Nitratkonzentration unter 8 mg/l wurden daher nicht berücksichtigt. In der Tab. 5-2 ist das Datengerüst für die Plausibilisierung zusammengestellt. In Abb. 5-2 ist die gemessene mittlere Nitrat- und Sauerstoffkonzentration im Grundwasser 2006 den berechneten mittleren Nitratkonzentrationen im Sickerwasser der Messstelleneinzugsgebiete für 1980, 1995 und 2005 gegenübergestellt. Tab. 5-2: Datengerüst für den Vergleich Emission Immission. Datengerüst Anzahl der Messstellen beprobte Messstellen davon mit bekanntem Einzugsgebiet davon mit Zuordnung zur Hydrogeologischen Einheit oder mit Angabe zur Verweilzeit davon O2 > 2 mg/l und NO3 > 8 mg/l abzüglich Messstellen deren Einzugsgebiet außerhalb des ggwk liegen 0 für Emissions- / Immissionsbetrachtung herangezogen: LGRB (2006): Verweilzeiten des Grundwassers im Untergrund. 9 S., Freiburg i. Br. [unveröff.] LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 17

18 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 [mg/l] 50,0 92,5 40,0 80,5 30,0 57,3 20,0 41,6 10,0 0,0 7,4 GW MW Nitrat GW MW O2 SW 1980 SW 1995 SW 2005 Abb. 5-2: Vergleich der gemessenen mittleren Nitrat- und Sauerstoffkonzentration im Grundwasser 2006 mit der berechneten mittleren Nitratkonzentration im Sickerwasser der Messstelleneinzugsgebiete der Jahre 1980, 1995 und ERGEBNISSE DES VERGLEICHS EMISSION - IMMISSION Die Nitratkonzentrationen im Grundwasser wurden nach Möglichkeit mit den maßgeblichen Nitratkonzentrationen im Sickerwasser der Einzugsgebiete verglichen. Maßgeblich bedeutet, dass von den vorliegenden Sickerwasserjahren 1980, 1995 und 2005 dasjenige für den Vergleich herangezogen wurde, das der MVZ am ehesten entspricht. So wurde beispielsweise bei einer MVZ von 2 bis 15 Jahren die Nitratkonzentration im Grundwasser 2006 mit der Nitratkonzentration im Sickerwasser von 2005 bzw verglichen (Abb. 5-3 und 5-4). Der Vergleich zeigte, dass bei etwa der Hälfte der Messstellen die berechnete Nitratkonzentration im Sickerwasser mit der gemessenen Nitratkonzentration im Grundwasser überwiegend übereinstimmt. Größere Abweichungen treten im Norden des ggwk 16.8 auf. Hier wurde für das Jahr 1995 eine höhere Nitratkonzentration im Sickerwasser berechnet als im Grundwasser gemessen wurde. Dies trifft besonders auf Gemarkungen mit einem hohen Anteil an Intensivkulturen zu. Teilweise ist das Gebiet geprägt durch den Einfluss der Oberflächengewässer. Im Bereich der Staufener Bucht findet durch die Infiltration des gering belasteten Oberflächenwassers aus der Staufener Bucht eine Verdünnung des aus Süden strömenden Grundwassers statt (Untersuchungsergebnisse der Freiburger Energie- und Wasserversorgung AG (FEW)inHausenanderMöhlin) 6. Bei Messstellen mit einem hohen Anteil Weinbau im Einzugsgebiet wurden auch höhere Sickerwasserkonzentrationen berechnet als im Grundwasser gemessen wurden. Diese Abweichungen lassen sich vermutlich darauf zurückführen, dass bei diesem Grundwasserkörper die Stickstoffimmobilisierung in Rebholz und Boden bei der Modellberechnung nicht mit einbezogen wurde (siehe Bericht der LTZ Modellierung des N-Austrags im gefährdeten Grundwasserkörper Markgräfler Land (16.8) ). 6 LGRB (2004): Weitergehende Beschreibung der gefährdeten Grundwasserkörper in Baden-Württemberg für die EU- Wasserrahmenrichtlinie, CD-ROM; Freiburg i.breisgau 18 Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

19 Anzahl Messstellen <-30 >-30 bis -20 >-20 bis -10 >-10 bis +10 >+10 bis +20 >+20 bis +30 >+30 Differenz Nitrat-Konzentration GW - SW [mg/l] Abb. 5-3: Häufigkeiten der Differenzen zwischen den Nitratkonzentrationen im Grundwasser 2006 und den Nitratkonzentrationen im Sickerwasser des Jahres das der MVZ am ehesten entspricht. Abb. 5-4: Differenz zwischen der Nitratkonzentration im Grundwasser 2006 und der Nitratkonzentration im Sickerwasser des jeweils maßgeblichen Jahres. LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 19

20 6 Erfordernis weitergehender Maßnahmen der Landwirtschaft 6.1 BESCHREIBUNG DER VORGEHENSWEISE Die Bewertung der Defizite im Grundwasser bzw. die Identifizierung derjenigen Flächen, die für den schlechten Zustand des Grundwassers verantwortlich sind, erfolgte in Baden-Württemberg nach einem in der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) abgestimmten Verfahren. Die Prüfung der Erfordernis weitergehender Maßnahmen der Landwirtschaft ist nachfolgend kurz und im Übersichtsbericht 7 ausführlich dargestellt: 1. Für jede Messstelle werden die Gesamtfläche des Einzugsgebiets sowie die Flächengrößen und die Flächenanteile der einzelnen Nutzungen ermittelt. Daraus wird die Hauptnutzung des Einzugsgebiets, d.h. diejenige mit dem größten Flächenanteil abgeleitet. 2. In weiteren Spalten einer EXCEL-Tabelle sind die Jahresmittelwerte der gemessenen Nitrat- und Sauerstoffkonzentrationen zusammengestellt. 3. Die Tabelle wird nach den Nitratwerten sortiert. 4. Für jede Hauptnutzung (beispielsweise Acker) wird die Fläche im Einzugsgebiet der Messstellen, bei denen die Qualitätsnorm ( 50 mg/l Nitrat) im Grundwasser überschritten wird bzw. bei einer Nitratkonzentration zwischen 37,5 mg/l und 50 mg/l ein steigender Trend vorliegt, aufsummiert und ins Verhältnis gesetzt zur Summe der Einzugsgebietsflächen mit Hauptnutzung Acker aller Messstellen. Auf diese Weise werden die Flächenverhältnisse für alle Hauptnutzungsformen berechnet. Bei Quotienten unter 0,3 wird davon ausgegangen, dass es sich um kleinräumige Überschreitungen handelt, bei Quotienten größer 0,3 wird angenommen, dass die Nutzung relevant für die Zielerreichung im Grundwasserkörper ist. Als weiteres Relevanzkriterium soll die Gesamtfläche der auffälligen Nutzungen mindestens 25 km² oder ein Drittel des gefährdeten Grundwasserkörpers betragen, wenn der ggwk eine Gesamtgröße von weniger als 75 km² umfasst. Damit werden lokale Belastungen durch einzelne Nutzungen nicht erfasst, die für den gesamten Grundwasserkörper nicht repräsentativ sind. Zusätzlich ist die Anzahl der Messstellen, die die jeweilige Hauptnutzung repräsentieren, zu bewerten. Nur wenn genügend Messstellen vorliegen, kann die Bewertung durchgeführt werden. 7 Gefährdete Grundwasserkörper in Baden-Württemberg, Zusammenfassung und Erfordernis weitergehender Maßnahmen, LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

21 6.2 ERGEBNISSE Bei der Hauptnutzungsform Acker wurde ein Quotient von 0,756 errechnet. Dieser wurde aus den Daten von 106 Messstellen ermittelt, womit eine hohe Repräsentativität gegeben ist (Tab. 6-1). Die Gesamtfläche der Hauptnutzung Acker beträgt 171,93 km², damit ist auch das Flächenminimum von 25 km² überschritten. Tab. 6-1: Ergebnistabelle der Prüfung der Erfordernis weitergehender Maßnahmen in der Landwirtschaft. Nutzung (Landsat 2000, klass. nach HN) Quotient der Hauptnutzung Anzahl Messstellen gesamt Gesamtfläche [km²] Gesamtfläche [%] Siedlung (HN 1) 0, ,77 9,54 Laubwald (HN 2) 0, ,98 24,44 Nadelwald (HN 3) ,87 2,48 Acker (HN 4) 0, ,93 39,28 Weinbau (HN 5) 0, ,91 10,03 Obstbau (HN 6) ,07 1,61 Grünland (HN 7) 0, ,58 11,33 Gewässer (HN 8) ,39 1,00 Devastierung (HN 9) ,21 0,28 Für der Hauptnutzung Siedlung ergab sich ein Quotient von 0,395, bei fünf von zehn Messstellen ist die Qualitätsnorm für Nitrat von 50 mg/l im Grundwasser überschritten. Die Detailbetrachtung zeigt, dass sich die Anteile der Hauptnutzungen Siedlung und Acker nur wenig unterscheiden (Tab. 6-2). So beträgt z.b. bei der Messstelle 39/021-9 der Siedlungsanteil 48 % und der Ackeranteil 46 %. Weiter ist in der Abb. 6-1 zu erkennen, dass die Einzugsgebiete dieser Messstellen zwar aufgrund des größeren Flächenanteils der Hauptnutzung Siedlung zugeordnet sind, der Acker jedoch aufgrund der Lage der Grundwassermessstellen die relevante Hauptnutzung für den schlechten Zustand des Grundwassers sein dürfte. Bei den Hauptnutzungen Weinbau und Laubwald liegt der Quotient jeweils unter 0,3. Bei der Hauptnutzung Grünland ist der Quotient 0,0, dies bedeutet, dass bei keiner Messstelle die Qualitätsnorm für Nitrat im Grundwasser überschritten wurde. Die anderen Hauptnutzungen treten nicht auf. Abb. 6-2 zeigt die Einzugsgebiete im ggwk 16.8 Markgräfler Land mit den ermittelten Hauptnutzungen. Tab. 6-2: Flächenanteile der HN Siedlung, Acker und Weinbau in den Einzugsgebieten mit der Hauptnutzung Siedlung. GW-Nummer Siedlung 1 Acker 4 Weinbau 5 Hauptnutzung Nitrat GW 192/ ,401 0,394 0,064 Siedlung 16,53 49/ ,435 0,225 0,079 Siedlung 17,38 169/ ,432 0,318 0,197 Siedlung 31,00 168/ ,791 0,163 0,027 Siedlung 47,30 86/ ,490 0,346 0,125 Siedlung 48,60 44/ ,398 0,394 0,162 Siedlung 50,50 112/ ,497 0,280 0,087 Siedlung 53,13 39/ ,477 0,464 0,043 Siedlung 53,13 19/ ,556 0,333 0,068 Siedlung 91,50 231/ ,458 0,418 0,027 Siedlung 98,23 LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 21

22 Abb. 6-1: Die Lage der Messstellen mit der Hauptnutzung Siedlung befindet sich im Acker. Abb. 6-2: Einzugsgebiete der Messstellen mit der nach dem LAWA-Verfahren ermittelten Hauptnutzung. 22 Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land LUBW

23 Fazit Im 16.8 Markgräfler Land wird der gute Zustand im Sinne der WRRL noch nicht erreicht. Die Hauptnutzung Acker mit einem Quotient von 0,756 und einer Gesamtgröße von 171,93 km 2 wird als relevant für die Überschreitung der Nitratkonzentration im Grundwasser ermittelt. Zur Zielerreichung sind daher neben den derzeit durchgeführten Maßnahmen weitergehende Maßnahmen zur Reduzierung der Nitrateinträge im Bereich der Ackernutzung erforderlich. Unter Berücksichtigung der natürlichen Gegebenheiten (Verweilzeiten) werden die Maßnahmen aber nicht sofort im Grundwasser wirksam, so dass man den guten Zustand voraussichtlich erst im Jahre 2027 erreichen wird. LUBW Gefährdeter Grundwasserkörper ggwk 16.8 Markgräfler Land 23

24 LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Postfach Karlsruhe Internet: